回油扩大槽气阻造成发电机进油的原因及对策
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摘 要：华润电力（宜昌）有限公司350MW汽轮发电机组为东方汽轮机有限公司和东方电机有限公司生产的产品，发电机采用水氢氢冷却，单流环密封油系统，但是在商业运行初期，发生了发电机进油事件，给机组运行带来了较大隐患。因此，该文结合氢冷发电机单流环密封油系统的结构特点，针对初期发生的罕见发电机进油事件，分析了该起事件中发电机进油情况及产生原因，并从运行、检修两个方面提出了相应的预防和处理措施。
关键词：发电机进油 单流环 密封油 回油扩大槽 气阻
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）04（c）-0042-02
单流环式密封瓦为8块组合结构，分为氢侧瓦和空侧瓦，每侧在圆周上分为4块，每块瓦之间没有连接，靠氢侧和空侧瓦间外圆上的一圈弹簧柔性箍紧在转轴上，在受到氢侧压力作用或油中有杂质的情况下不易发生卡涩，具有良好的随动性，密封油沿氢侧瓦和空侧瓦之间的环形油沟进入转轴与密封瓦之间的间隙，再分别向两侧流动。
（1）单流环密封油系统的进油。油源取自汽轮机润滑油系统，经浮球阀补油至密封油真空油箱，再经过2台交流密封油泵、密封油滤网、差压阀将密封油送至密封瓦中;当交流密封油泵故障或者真空油箱检修时，汽轮机润滑油系统来油直接至一台直流油泵，经滤网和差压阀送至密封瓦;而当交、直流密封油泵均无法运行时，汽轮机润滑油可直接通过直流密封油泵的旁路向密封瓦供油;汽轮机密封油系统中，仅设置了一只差压阀[1]，交、直流密封油泵运行后均使用该差压调节阀，将氢油差压稳定在（56±20）kPa，一旦差压调节阀故障而导致密封瓦供油压力不正常时，只能临时利用差压调节阀的旁路向密封瓦供油。
（2）单流环密封油系统的回油。氢侧密封油回油流经两套回油装置，首先汽端、励端氢侧密封油回油各经1根排油管与回油扩大槽两侧相连，回油在扩大槽中扩容（回油扩大槽内部有一个隔板将扩大槽分为两个间隙，隔间气侧不通、油侧通过底部（油侧）外侧的U形管连接，以防发电机两端风扇差压导致气体在密封油排油管中进行循环），经初步分离氢气后再回至浮子油箱，再次分离氢气后回至空气抽出槽，而空侧密封油和发电机两端的轴承润滑油混合后排至空气抽出槽（回油扩大槽略高于空气抽出槽，以保证氢侧密封油回油畅通），空气抽出槽中，油中分离出来的气体经防爆风机排至大气，油最后经汽轮机润滑油回油母管回至汽轮机润滑油主油箱（空气抽出槽略高于汽轮机润滑油回油母管30mm）。
（3）单流环密封油系统的正常运行。密封油滤网进口压力维持在0.65～0.7MPa之间较为合适，油氢差压控制在（56±20）kPa;发电机轴系转运时：密封油压高于机内氢压50～70kPa，发电机轴系静止时：密封油压高于机内氢压36～56kPa;密封瓦进油温度35℃～45℃;密封瓦出油温度≤70℃;密封瓦需油量：汽端92.5L/min，励端92.5L/min。
1 发电机进油过程及分析
2014年7月6日09时许，#2机密封油回油扩大槽顶部法兰漏氢处理工作结束，发电机气体置换后于07日并网带负荷，08日，运行人员执行“发电机油水探测器放出积油、水”定期工作时，发现发电机#1、#2油水探测器放出积油（#1油水探测器位于发电机汽端底部，#2、#3油水探测器分别在发电机底部CO2母管上，#4油水探测器位于发电机励端及出线盒处，#5油水探测器位于回油扩大槽上）[2]。每班派专人就地持续放油，放油量较大，主机油箱油位连续缓慢下降（最终由1209mm下降至1142mm，进油总量约2200L）。各部組织排查及发现异常情况过程如下。
（1）对密封油系统及氢气系统各阀门状态的正确性进行检查，对系统管道的连接正确性进行检查，均未发现异常。
（2）发电机#5油水探测器（位于回油扩大槽上）没有积油，说明回油扩大槽没有满油;浮子油箱油位正常，浮子油箱可判断为运行正常。
（3）在发电机进油期间，密封油的油氢差压稳定，为了判断氢油差压对发电机进油的影响，对差压进行了适当调整，在50～56kPa范围进行缓慢调整并观察;发电机进油现象并未改善。
（4）在发电机正常补氢时，发现发电机进油现象明显减小，但氢压稳定后，进油量又增加至补氢前状态。
（5）对发电机汽、励端进行测氢，未发现发电机汽、励端有氢气溢出。
（6）对发电机振动、进油温度、轴承温度进行严密监视，均未发现异常。
（7）电气专业组织对发电机进油危害进行评估，结合近期兄弟电厂发电机进油后引起出线过热事件，研究认为目前只要及时排出积油暂不会对发电机产生危害，在运行中需密切监视发电机各构件温度。
（8）在每次发电机油水探测器放油量增大之前，均伴随有发电机汽、励端氢侧密封油回油温度大幅上涨（最大波幅14℃）的现象。例：7月9日02：28发电机励端氢侧密封油回油温度由49℃逐渐升至57℃;02：40 DCS上发现主机润滑油箱油位下降幅度明显增大，由1207mm降至1195mm;04：12发电机励端氢侧密封油回油温度才由58℃逐渐降回49℃，DCS上发现主机润滑油箱油位下降幅度减缓。
（9）#2机组上一个运行周期内发电机没有进油现象。此次机组停机期间临时检修了回油扩大槽人孔漏氢缺陷。
分析认为：在7月4～6日，因发电机氢系统查漏发现回油扩大槽检修孔法兰有大量漏氢，对回油扩大槽检修孔法兰进行检修，更换了回油扩大槽检修孔法兰密封垫，由此结合发电机每次进油时其氢侧密封油回油温度都有升高的现象推断：发电机氢侧密封油回油存在一定的气阻。因为，在密封油回油扩大槽检修孔法兰漏氢的情况下，回油扩大槽气侧压力不至于积聚使其压力升高导致密封瓦氢侧回油不畅通，故前期回油扩大槽检修孔法兰漏氢未处理前，发电机未出现进油的情况;而在回油扩大槽检修孔法兰漏气检修后，由于发电机氢侧密封油回油存在一定的气阻，回油扩大槽气侧大量积聚氢气而使其气侧压力升高，导致了发电机氢侧密封油回油受阻，使发电机氢侧密封油回油在回油管及氢侧回油槽（相当于双流环中的消泡箱）中积聚，不能通畅地排至回油扩大槽，不流动的密封油回油温度就会逐渐升高，当密封油由氢侧密封油回油槽挡油板漫至发电机后，油路流动，又使氢侧密封油温度降低。 分析结论：密封油回油扩大槽入口管道处存在气阻，密封油气、励端氢侧回油不畅，密封油满至氢侧回油槽（相当于双流环中的消泡箱），从而溢入了发电机。
根据以上推断，经研究分析，决定采取以下试验进行验证：开启密封油回油扩大槽（靠发电机汽端）气侧排污门和浮子油箱回气管排污门，以降低回油扩大槽气侧压力，目标降kPa，同时控制发电机氢压下降速度≯1kPa/min。操作中发现：发电机励端/汽端氢侧回油温度迅速由62℃/58℃下降至50℃/55℃，并最終稳定在49℃/51℃，油水探测器排油量逐渐减少，且由16：30接班时的连续放油，至交班01：30油水探测器均已3h未放出油，且主机润滑油箱油位不再连续下降，并最终稳定在1141mm。
通过开启密封油回油扩大槽气侧排污门和浮子油箱回气管排污门，以降低回油扩大槽气侧压力的试验，验证了回油扩大槽入口回油管道存在气阻[3]。
2 对策及实施
运行定期工作：运行人员每4h开启回油扩大槽的2个排气门（12.6m层A排墙处），要求两个门同时开启至大致相同的开度排放1次，排放掉发电机内压力0.5～1kPa后结束，恢复这2个排气门。
制定改造方案：在密封油回油扩大槽上（两侧）均加装通气管（如图1）至发电机气室低压端，使回油扩大槽气侧压力始终低于氢侧密封油回油槽上部气体压力，以避免回油扩大槽形成气阻使密封油回油不畅导致发电机进油。
改造后：#2发电机进油现象彻底消失;发电机汽、励端氢侧密封油回油温差由改造前的2℃增加到10℃，但均在合格范围内。
3 结语
氢冷发电机进油在发电厂发生度高，危害大，但回油扩大槽气阻造成的发电机进油并不多见，在这种工况下，可以通过定期开启“排气门”即可解决运行中发电机进油，通过简单设备异动可彻底解决发电机进油。
参考文献
[1] 东方电机控制设备有限公司.发电机氢油水系统设备安装调试说明书[Z].2004.
[2] 田斌，贾岩.单流环与双流环密封油系统的差异分析[J].设备管理与维修，2019（21）：130-131.
[2] 赵国钦，郑桂波.发电机两端气压不平衡引起定子进油问题研究[J].山东电力技术，2018（2）：60-72.
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